5 . Исследование преломления света на границе раздела двух сред

Рис. 1

Цель работы: сравнить величины углов падения и преломления света при его прохождении из воздуха в стекло и из стекла в воздух.

Оборудование: лампа, ключ, пластина с параллельными гранями, планшет, лист белой бума­ги, транспортир, соединительные провода, источник электропитания.

Ход работы.

Рис.2

1. Накройте планшет листом белой бумаги. На листе размес­тите лампу и ключ. В 3 - 4 см от лампы поставьте экран со щелью

2. Лампу соедините с ключом и подключите к источник электропитания.

3. Включите лампу и, перемещая экран, добейтесь, чтобы из его щели выходил узкий луч света перпендикулярно по­верхности экрана.

4. В 3 - 4см от экрана разместите стеклянную пластину так, чтобы свет падал под некоторым углом на середину ее ма­лого основания. Схема установки изображена на рисунке 1.

5. Увеличивая угол падения света на пластину, найдите такое ее положение, при котором луч, вышедший из пластины, еще хорошо заметен и имеет значительное смещение относительно луча, падающего на пластину.

6. Обведите на листе контур основания пластины.

7. Отметьте на бумаге две точки, через которые проходит луч света, падающий на пластину. Рас­ стояние между точками должно быть по возможности больше. Еще две точки отметьте по ходу луча, вышедшего из пластины.

8. Отключите лампу и разберите установку.

9. Восстановите на листе бумаги ход луча света до падения на пластину (рис. 2) и определите место, в котором луч попал на ее поверхность. Для этого соедините линией две точки, сделанные на бумаге по ходу падающего луча, и продолжите линию до пересечения с контуром пла­ стины.

10. Восстановите на бумаге ход луча, вышедшего из пластины и определи­ те место, в котором он вышел из пластины.

11. Восстановите на бумаге ход луча внутри пластины. Для этого соедини­ те линией точки входа луча внутрь пластины и выхода из нее.

12. Постройте перпендикуляры к контуру пластины в тех местах, где луч попал на поверхность пластины и вышел из нее.

13. Определите транспортиром углы падения и преломления света при его переходе из воздуха в стекло. Укажите, какой из углов больше.

14. Определите и сравните величины углов преломления света при его переходе из стекла в воз­ дух.

15. Сравните, как соотносятся величины углов падения и преломления света при его переходе из воздуха в стекло и из стекла в воздух.

6. Наблюдение преломления света призмой

Цель работы: исследовать влияние прозрачной призмы на распространение светового луча. Оборудование: источник электропитания, лампа, ключ, пластина с параллельными гранями, кювета с водой, планшет, лист белой бумаги, соединительные провода. Ход работы.

1. Р ассмотрите стеклянную пластину и укажите в ней зоны, которые можно считать прямоуголь­ным параллелепипедом, треугольной призмой с малой скошенной гранью, треугольной приз­мой с большой скошенной гранью (рис. 1). В дальнейшем стороны призм, которыми они примыкают к параллелепипеду, будут именоваться основаниями призм (стороны АС и FD), а углы, противоположные основаниям - преломляющими углами (угол ABC и DEF).

Рис. 1

2. Накройте планшет листом белой бумаги и установите на него лампу с ключом. В 3 - 4 см от лампы разместите экран со щелью.

3. Соберите электрическую цепь для питания лампы.

4. Включите лампу и скорректируйте положение экрана так, чтобы выходящий через щель луч был перпендикулярен его поверхности (рис. 2).

2. Рис.2

   На пути прошедшего через щель луча поместите стеклянную пластину. Свет должен падать на середину ее скошенной грани.

3. На листе бумаги обведите контур пластины, отметьте две точки, через которые проходит па­ дающий на пластину световой луч и две точки, по которым проходит луч, вышедший из пла­ стины (рис. 2).

4. Выключите лампу, снимите с планшета пласти­ну, и по сделанным на листе меткам постройте ход луча до падения на пластину и после выхо­да из нее.

5. Определив построением точки, в которых луч входит и выходит из пластины, постройте ход луча внутри нее.

6. Пунктиром обозначьте ход луча в том случае, если бы на его пути не оказалась пластина.

7. Сравнивая направления распространения света за экраном до падения на пластину и после вы­хода из нее, сделайте вывод о справедливости утверждения: «При прохождении через треугольную призму луч света отклоняется к ее основанию».

8. Установите пластину снова на планшет, так чтобы свет падал под прежним углом на другую скошенную грань.

9. Сравнивая отклонение луча призмами в двух опытах, оп­ределите, как оно связано с величиной преломляющего угла.

10. Замените пластину кюветой с водой. Свет должен падать на середину ее малой грани. Прямоугольная форма кюветы позволяет рассматривать ее как две треугольные призмы сложенные вместе их основаниями (рис. 3).

Рис. 3

14. Повторите действия, указанные в пунктах 6 - 11 и докажите, что при прохождении света через две смежные грани прямоугольной призмы, он изменяет направление распространения откло­ няясь в сторону от преломляющего угла.